接口技術論文范文
時間：2023-03-21 01:09:06
導語：如何才能寫好一篇接口技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
1.1 課程設計目的 1
1.2 課程設計的預備知識 1
1.3 課程設計任務 1
1.4 課程設計要求 1
第2章 總體方案設計 1
2.1 數字溫度計設計方案論證 1
2.2 設計方案的總體框圖 2
第3章 各部分電路的實現 2
3.1 傳感器電路 2
3.2 A/D轉換器MAX197 4
3.3 8279驅動顯示器 6
第4章 各個部分流程圖及設計 9
4.1 A/D轉換器MAX197的流程圖 9
4.2 8279 的程序及框圖 11
4.3 數字式溫度計的整體程序 12
第5章 15
篇2
規劃用戶需求，實行軟件接口設計，為用戶提供便捷[1]。根據軟件內部的數據結構，設計數據接口，促使其與計算機系統形成統一整體，優化軟件格式，排除格式差異所造成的制約，保障用戶在系統內，直接實現軟件操作。
2計算機軟件數據接口的應用
實際數據接口并不是體現單一的形式，其包含多樣化模式，例如：函數、API，或者是格式數據包，在此基礎上，針對數據接口的應用做如下分析：
2.1函數模式應用
數據接口的函數模式，屬于特性程序，由開發商在軟件出廠時，設定一套函數，預測、評估用戶可能進行的行為操作，全部輸入到數據接口內，促使函數接口的方式表現出多樣化，封裝后投入使用。此類函數基本由技術人員控制，僅限于軟件開發商，其在出廠時已經完成函數的封閉工作，所以只有單方人員知曉，屬于密閉的數據接口。此類模式，保持數據接口程序的完整性，如果用戶使用函數模式，由開發商提供，無需進行二次書寫[2]。函數模式的數據接口技術含量較高，保密性和穩定性明顯，在現代軟件開發中，屬于常用數據接口。
2.2中間數據庫模式應用
數據庫模式，主要依賴于具有公共特性的數據庫，本身則屬于數據類型，需要借助授權途徑。此模式局限性較高，用戶在使用軟件時，只能根據數據庫規模的數據接口，實現數據訪問，針對性強，可操作性低。常見格式有：Access、Oracle，基本為訪問頻率比較高的數據庫。其在開發時，較為簡單，適用于小型軟件。雖然在特定數據接口的處理上，效率明顯，但是相對其他數據庫，可能會出現配置問題，特別是復雜的類型，會增加數據接口的處理難度，限制數據接口的工作范圍。
2.3文件交換模式應用
此模式應用具備一定的特殊性，必須借助特性數據，才可支持數據接口應用。一般數據包括兩類，第一是TXT文件，由windows自主配置，在現代計算機系統內比較常見，屬于通用格式，例如：程序開發基本都會支持TXT，在文本內記錄html代碼、編程，可以迅速轉化為可讀模式，供軟件讀取，實現靈活轉換。目前，大部分技術員習慣利用TXT編寫代碼，完成軟件開發，應用便捷，不僅可以實現簡單語言的書寫，同時對特殊符號的識別能力明顯，體現常規特性[3]。第二是INI文件，屬于系統內配，系統內直接配置INI函數，適應于普遍軟件，在INI約束下，軟件自主記錄自身信息，實現數據交互，INI文件具備自主特性，應用規模逐漸擴大。綜上所述，數據接口應用為計算機軟件發展提供可靠、穩定的空間，簡化軟件開發流程，提高開發效率，保障軟件開發質量，推進軟件迅速投入使用。
3結語
篇3
【關鍵詞】三本院校；微機原理與接口技術課程；應用型人才；教學研究
Research and Practice on Microcomputer Principle and Interface Technology in Independent College
Yu Guiling
【Abstract】Operating system course of computer science major is not only a main course of this specialty，but also it’s one of the important contents in Machinery and electronics，Numerical Control，electromechanical and so on. The course is an integrated curriculum， content is complex， involving a wide range of. It’s theoretical， practical， many concepts and algorithms are rather abstract， for beginners is not easy to understand. In this paper Independent College students' characteristics， on the basis of application type talents training target， combined with their own teaching practice， the teaching of the course a useful exploration and research.
【Key words】independent college；Microcomputer Principle and Interface Technology；application talent；teaching research and practice
隨著IT技術的飛速發展，互聯網技術日益成熟，微處理器的大量發展將計算機技術滲透嵌入到了各種儀表和控制系統中，特別是嵌入式技術的廣泛應用，智能化、物聯網技術的出現更是融合了傳感技術、通信技術、計算機技術及微電子技術、控制技術等，使得《微機原理與接口技術》課程的地位越來越重要。《微機原理與接口技術》課程本身就是一門綜合性課程，內容繁雜、知識點多，涉及面廣；其理論性、實踐性、應用性都較強，且軟硬件相結合，對培養學生在微型計算機基本構成與外界聯系（廣義輸入/輸出）的應用方面，建立微機系統的整機概念，具備微機系統軟硬件開發和應用的基本能力，提高分析問題、解決問題的思維能力和實際動手能力、工程設計能力、創新能力等，都具有極其重要的意義。因此越來越多的專業，如計算機應用、自控類、機電類、電子類、通信類等專業都將此課程列為必修的專業課或專業基礎課。該課程的先修課程有《電力與電子學》《數字電路與邏輯設計》《匯編語言程序設計》《計算機組成原理》《操作系統原理》等，并為《單片機原理及應用》《EDA技術》《嵌入式系統及應用》《計算機控制技術》《DSP器件原理及應用》《可編程器件原理及應用》《多媒體技術》等不同專業的后續課程打好基礎。
盡管本門課程如此重要，但是對于三本院校學生來說學好它實屬不易。首先，學生自身特點：基礎知識薄弱，自學能力欠缺；其次，高校中普遍存在“重軟輕硬” 的現象產生的影響，只注重軟件程序設計，針對硬件的設計開發很少；第三，針對三本院校應用型人才的培養目標，硬件課程學時也在不斷壓縮，造成學生對硬件課程的學習沒有熱情，動手能力差，出現只會讀書不會動手的局面。
基于上述原因，有必要在應用型人才的培養方案下對本課程的理論教學和實驗教學改革進行探索和實踐。
1 教學中存在的問題
《微機原理與接口技術》是計算機技術的硬件課程之一，通過該課程的學習使學生從理論和實踐上掌握微型計算機的工作原理和基本組成，熟悉微機的匯編指令體系及匯編程序設計方法，以及常用接口技術及其軟硬件設計方法，建立微機系統的整體概念，達到初步具有微機應用系統的軟硬件設計、開發能力。
本課程呈現的特點：內容繁雜，缺乏系統性，更新速度快，軟硬件相結合；這就要求我們要不斷調整理論教學和實踐方案，以適應新形勢的需要，促進學生學習，培養出合格的應用型人才。本課程的講授與學習的過程中存在以下的問題：
（1）教學方法方面：“灌輸式”的教學方法，以課堂講授為主，將學生置于被動接收知識的地位，忽略了學生主體地位的作用，對啟發式、討論式和研究式的教學方法采用得比較少。這樣的教學模式不利于學生創新能力的培養，學生缺少自己動手分析、設計具體系統接口實例的過程，導致他們只顧記憶知識點，忽略了對問題實質的理解和掌握，忽略了對各部分知識內容之間關系的把握。
（2）教學內容方面：本課程內容繁雜理論性強，看似缺少系統性，但又跟其他課程緊密相關，涉及到許多硬件技術和軟件實現技術，如計算機組成原理中的存儲器部分、總線I/O接口部分、中斷技術等，匯編語言的編程等，這些技術又往往交織在一起，是在原有基礎上再深入，這就要求處理好微機原理與接口技術課程和計算機組成原理、匯編語言程序設計、操作系統原理等課程之間的關系。
（3）實踐環節方面：大多數高校采用的是集成性實驗箱，對芯片功能進行驗證性實驗，即實驗箱提供一個集成環境，通過軟件將實驗箱上的芯片與PC機通訊，芯片接口及線路都是固定好的并封閉在實驗箱內；實驗中用到的全部數據結構、電路連線和代碼都有提供，學生真正自己動手設計的實驗很少，課程設計環節幾乎沒有，缺少課程學習小論文，學生參與研究性學習的機會少，不利于創新能力的培養。
（4）學生方面：學生本身基礎知識薄弱，學習主動性不強，計算機組成原理等前繼課程基礎不牢，加上集成性實驗箱的提供、電路連線和代碼的提供一定程度上助長了學生的惰性，影響了學生的創新能力和創新欲望。
（5）社會需求方面：高等院校尤其國家計算機專業一級學科過分強調了培養軟件大師，忽視了教給學生扎實的基礎知識，以及硬件開發能力的培養，以至于現在不論企業、社會還是學生本人多數只希望學習技術前沿的東西，即便是軟件編程也忽視了像匯編語言這樣的底層語言的學習。這實際上也是個體的當前利益和產業發展的長遠利益之間的矛盾。
2 理論課程改革的具體實施
微機原理與接口技術課程的主要內容包括微處理器基本概念、工作原理和硬件結構；匯編語言指令系統和程序設計方法與技巧；中斷系統、定時器/計數器和串行通訊的工作原理和應用；微機系統擴展、人機交互、A/D和D/A等接口技術，以及微機應用系統設計實例。理論課程改革首先從優化教學內容，改變教學方法入手。
2.1 優化教學內容，改變教學方法：由于微機原理與接口技術課程知識點多理論性強，所以在授課時，結合學生比較熟悉的身邊實例來進行講解，把原理知識與實際應用相結合，形成了新的教學方法：
（1）案例教學法：課程內容所涉及的基礎知識結合生活中的實例進行講解。采用實例教學，可以把我們身邊常見到的家用電器、智能交通、公共汽車報站系統、門鈴等常見設備展示給學生，通過比較實用又不太復雜的產品作為實例講解設計過程，把相對繁雜的課程內容變得相對有趣，從而啟發學生學習的欲望，認識到只要掌握相關的軟硬件知識，自己也能開發出實用的電子產品。例如，對于8086/8088系統原理采用原理性案例教學；對于8253、8255A等芯片接口采用樣例學習法的設計性案例教學；對于芯片的實際應用，采用結合性案例教學，如十字路通燈的設計、出租計價器的設計等。通過這種方式增強了學生的動手能力，充分調動了學生學習的積極性，將學生置于主要地位，提高學生自我學習的能力。
（2）互動式教學：培養學生的參與意識、動手能力和思維能力，并激發學生的學習興趣，是一種良好的教學方式。例如，“存儲器的連接”中的擴展方式在計算機組成原理課程中已經詳細講過，本課程中增加了總線連接、地址分配的問題。在講授這部分時，重新做了調整：首先回顧關于該內容的一些主要問題如擴展的方法有哪些，如何進行擴展、總線如何連接等.讓學生在上課前利用業余時間，帶著問題認真看書，然后回答；在開始上課時，先抽查學生答題情況，再讓學生提問；解答問題后，進行總結，引出存儲器內部地址如何分配、與CPU管腳如何連線。這樣學生是整個教學的主體，學習主動性強，課堂效率高。
（3）類比法教學：采用比喻的方法將抽象的、難以理解的知識點變得具體、易懂。如在講解存儲器及尋址方式時，首先說明指令操作要先尋找操作對象的操作數，為提高CPU的運行速度，CPU中設有寄存器可暫存數據，而大量數據主要存在存儲器中。若操作數在寄存器中可直接找到，就是直接尋址；若操作數在存儲器中不能直接找到，可通過寄存器中的有關信息找到，即寄存器間接尋址。我們可用去宿舍找學生作比喻，若知道學生的具體房間號，可以直接去找（直接尋址），不知道可以去宿舍值班室詢問，得知學生房間號后再找到學生，這就類似于寄存器的間接尋址。
又如中斷的引入解決了高速CPU與低速外設信息的交換問題，CPU由被動變為主動，采用分時操作，從而大大提高了效率。如何使學生理解中斷的執行過程，我們可用優秀售貨員或以教學講課中學生有問題舉手提問作比喻，教師允許學生提問并解答，即為響應中斷和執行教學中斷服務的程序過程。
（4）直觀教學法和啟發式教學法：課程中有很多難懂的知識點，講解時間較長。如果按照常規思路一步一步講解，學生很難長時間緊跟教師思路，勢必影響效果。若適當采用直觀教學法，利用圖片、動畫等進行直觀教學，就可以縮短學生學習時間，便于理解知識點；若適當采用啟發式教學法，就可以很好地調動學生的學習積極性。例如對于寄存器、存儲單元內容，由于微機內部芯片的高度集成化的結果，看不見、摸不著，傳統的教學方式效果不理想，我們可利用多媒體進行輔助教學，將抽象、復雜的內容采用直觀、形象的多媒體課件進行演示，化抽象為具體、化難為易，以利于學生理解和掌握，提高學生學習的興趣。
教材中各種圖比較多，如原理圖、時序圖以及流程圖等，采用傳統的教學方式，既費時又不規范；運用多媒體課件輔助教學，可很快直觀地展示給學生，對重點內容可用不同的顏色標注，需強調的內容可用閃爍方式顯示，FLASH動畫顯示漸變的過程進行啟發式教學，使學生緊跟老師的思路，既省去了大量的板書時間，又以整齊、美觀和可重現等方式展現課程內容，提高了教學效率。實踐證明，采用現代化的教學手段，可以把原本枯燥的硬件課程講解得生動易懂，加深學生對理論知識的理解，達到事半功倍的效果。
（5）項目教學法：將原有傳統學科體系中的知識進行整合，并轉化為若干個典型項目，教師作為指導者把相對獨立的項目交給學生，學生作為主體直接參與項目實踐過程，包括信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價等。項目教學法不再把教師掌握的現成知識技能傳遞給學生作為追求的目標，而是在教師的指導下，學生去尋找得到這個結果的途徑，最終得到這個結果，并進行展示和自我評價。項目教學通常安排在課堂、作業、實驗三個環節之后，以學生動手操作、完成項目為目標，分為項目選題、項目設計、項目實施、項目總結等環節。學習的重點在學習過程而非學習結束，通過這種方式學生在學習的過程中鍛煉各種能力，把學習課程時的被動聽課轉化為主動探索課程內容，不僅使學生掌握了課程知識，而且鍛煉了學生的實際工程應用能力，加強了綜合運用所學知識解決實際問題的能力，同時也調動了自我學習的積極性、主動性和創造性。
2.2 注重知識的連貫性：加強書本知識與新知識的聯系，加強理論知識與應用的聯系；加強本課程與其他課程相關知識的聯系。
（1）對教材中學生不易理解的內容，換成學生熟悉的知識，不僅可以鞏固學生所學的知識，而且有益于學生對新知識的學習和理解。如在講解匯編語言編程時，與C語言編程相結合，與C語言描述對比講解，先講解程序框架，再將用C語言編寫的程序用匯編語言實現，學生更易理解和接受。
（2）注意課程之間知識點的聯系，通過舉一反三，使學生對知識掌握得更牢固，并能靈活應用。如對于存儲器擴展、地址分配、中斷及其實現等知識點，都是在原有基礎上擴展和加深，既對學過知識溫故知新，又有新的擴展和提高，為后續課程做好鋪墊。
2.3 在有限的課堂教學中突出重點，增大信息容量：根據教育部有關精神，結合學分制的特點，近幾年來，經過幾次調整，本課程的課堂教學時數進行了壓縮，并將匯編語言課程撤銷，融入到本課程中。對于前繼后續課程需要做到理清相關課程之間的關系，與相關課程的教師溝通，劃分好各課程的邊界關系，掃清盲點，減少重復。要求教師在有限的課堂教學中，突出課程重點、講清課程難點、保證教學質量，精心制作電子課件，以增大課堂教學的信息量，拓展學生的知識范圍，是教師必須認真對待的重要課題。要求學生在課堂教學中掌握基本概念、基本思路、基本方法的基礎上，對重點的問題進行分析，對疑難點進行剖析，加強學生課前的預習和課后的復習，結合作業聯系、實驗等環節把握教學的要點。
2.4 充分利用網絡資源，實現網絡化教學：我們采用了moodle平臺，一個通用的網絡教學平臺是澳大利亞教師 Martin Dougiamas開發的基于因特網的課程管理系統，目前在各國已廣泛應用。Moodle平臺依據社會建構主義的教學思想，即教育者（老師）和學習者（學生）都是平等的主體，在教學活動中，他們相互協作，并根據自己已有的經驗共同建構知識，可以實現課程管理、作業模塊、測驗模塊、資源模塊、論壇模塊、問卷調查模塊等功能。
充分應用網絡信息化教學手段，在網絡平臺上向學生提供教學要求、電子教案、遠程答疑、應用資料等網絡教學資源；建立網上題庫，便于學生更好地消化書本知識；通過網絡進行專題討論、網絡釋疑、學生意見反饋等教學輔助工作。通過上傳一些最新的有關本課程的相關信息，讓學生對本專業以及與本專業有關知識的了解，擴大視野，豐富知識；打破傳統實踐教學在時間和空間上的限制，可以在任何時間、任何地點，通過網絡進行自主學習、交流討論。
3 實踐課程改革的具體實施
微機原理與接口技術課程是一門實踐性較強的技術基礎課，課堂講授的內容大都較為抽象，難于立即消化，掌握起來有一定的難度，這種情況迫切需要將理論和實踐結合起來，進一步加強實踐環節的教學。本課程的實驗環節是課程教學的重要方面，通過對實踐教師隊伍加強管理與培訓，讓實驗室老師參與指導學生實驗，任課教師參與實驗課程的編排、參與實驗課程的討論、指導，既有效地促進了實驗環節，又進一步提高了課堂教學的效果，保證了實驗教學的質量。
3.1 重視課程教學實踐環節，培養學生動手能力：本課程實驗包括兩部分：匯編語言程序上機調試和接口芯片的編程。實驗教學內容以單元實驗為主，緊跟理論教學進程，即在相關章節的課堂教學結束時進行上機調試、驗證。實驗內容分為認知階段、提高階段、創新階段三個層次，分別對應于驗證性實驗、設計性試驗和綜合性實驗。相對而言驗證性實驗難度不大，學生完全有能力靠自己去完成實驗，設計性和綜合性實驗需要自行設計硬件連線圖和軟件程序。通過實驗不僅可以鞏固所學的理論知識，還可以培養學生的動手能力。在實驗中給學生適當的指導，其余部分由學生自己動手進行硬件電路的連接，獨立完成實驗。做到學以致用，培養學生的開發能力。課程設計也是本課程整個教學過程中的一個重要的實踐環節，是面向實際應用而進行的一種設計，是對設計性和綜合性實驗的創新。本課程目前暫未安排課程設計，但作為重要環節，一旦條件成熟，它應獨立或與其它相關課程進行綜合設計，既實現“理論――驗證――實踐創新”的教學目標，還能讓學生感受到操作系統的實用性和趣味性，從而達到良好的教學效果，起到了理論指導實踐，實踐驗證理論的目的。
3.2 實踐教學開放化，開展多種形式的實踐活動：在系、院的統一安排下，逐步建立針對開放式實驗教學的教學環境，形成一套開放實驗室管理制度、教學指導方法和教學質量監控保證體系，使開放實驗教學不僅僅有形式，更有實質性內容，確保開放實驗教學的效果。學院建立了學生創新實驗環節，安排教師指導學生的實踐活動，以項目申報的形式、審批的方式確定選題，選拔學生參加電子設計小課題，而這與本課程的內容有密切的關系，也為課程的教學提供了提高的環節。
另外在開設本課程的各系之間，組織學生參加不同層次的電子設計競賽、各種創新競賽、畢業論文等環節，有針對性地提出一些題目，加強學生對有關硬件設計、接口技術方面的能力培養。
3.3 通過校企合作模式強化實踐教育，提高學生的實踐能力：盡管作為微機接口技術實驗平臺，集成實驗箱有完善的編程及調試環境、開放的系統擴展總線以及優越的系統擴展性能等，但是隨著計算機硬件技術的飛速發展，微機原理與接口技術課程的教與學都發生了質的變化。傳統的計算機接口技術課程著重介紹計算機各組成芯片的內部結構，初始化編程命令和在PC/AT機中的基本應用，并沒有系統的介紹各組成芯片的關聯工作情況以及和CPU系統的工作情況。當今Pentium PC機廣泛使用的并行接口標準IEEE 1394、通用串行接口標準USB、圖形顯示總線標準AGP、高速硬盤標準Ultra 100MB等等，都是最新接口技術應用的具體成果，實驗設備不可能跟上技術更新的步伐，讓學生感覺不到這門課的實際應用價值。
我們的做法是“請進來，走出去”，以人才需求為導向，充分利用校企合作，即學校和企業雙方共同參與人才培養過程，利用學校和企業不同的教育資源和教育環境，采用“課堂教學”和“學生參加實際工作”有機結合的教育模式，定期組織企業技術主管到學校進行講座，組織學生到實習基地或實習單位進行鍛煉，加強學生動手能力的培養，提高分析問題解決問題的能力，更好地培養應用型人才，以適合不同用人單位對人才的需求。
通過多渠道、多形式地建設校內外實習實訓基地，目前我院除了建有7個實驗教學中心，中心下設實驗室，全院共有公共實驗室、專業實驗室47個，其中工程教育訓練中心、數字媒體實驗教學中心先后被評為“北京高等學校實驗教學示范中心”；還建成了5個院級綜合實習實訓基地，59家校外實習實訓基地，其中1家被評為北京市高等教育校外人才培養基地，由企業的資深工程師授課和指導畢業設計（論文），不僅提高了學生的動手能力、分析問題解決問題的能力，而且向學生傳授了企業文化，提升了學生的職業化程度，增強了學生就業的競爭力。
4 其他輔手段的具體實施
微機原理與接口技術課程的教學改革應該說是多方面的，除了對其教育理念、教學內容、教學方法與教學實踐等進行改革外，同時還在師資隊伍建設、教材選用、考核方式等方面進了相應的改革。
4.1 注重師資隊伍建設：針對中青年教師人數較多的情況，制定相應的培訓計劃；與課程建設規劃相結合，要求青年教師每年走進企業實習；實行老教師傳幫帶、教師集體備課、評講教案、教師聽課等制度，促使中青年教師迅速成長。課程組進行定期或不定期的教研討論，形成良好的教學氛圍。
4.2 選用合理的教材：一本好的教材，是決定教學質量高低的重要因素之一。目前，微機原理與接口技術教材模式單一，大多數都分為8086微處理器、存儲器技術、8086指令系統、匯編語言程序設計、I/O接口芯片等五個部分，存在重基本原理、輕應用實例的問題。通常教材中都是先介紹產品的功能部件、存儲器，再介紹指令系統、程序設計，最后是一些常用接口部件的外部擴展等內容，特別是實驗教材跟不上新技術、新硬件的發展，使得初學者感到理論與實踐脫節，內容繁雜缺少系統性，無法形成微機應用的完整概念，更談不上能力的鍛煉和提高。因此我們計劃對教材內容進行重新整合，使其各知識點由淺入深、由易到難，緊密結合，順理成章。
4.3 考核方式的改革：微機原理與接口技術是一門理論聯系實際、實踐性很強的專業基礎課，它與一般的基礎理論課程特點不同，是以學生理論聯系實際能力、動手能力、綜合分析問題能力及創新能力為培養目標的。考試作為教學的一個重要環節，是對學生學習狀況進行必要檢查的手段，因此在考試環節中應該體現課程的培養目標。實際教學中，針對微機原理與接口技術課程的特點，對考試形式、考試內容進行了相應的改革，對考核模式也有相應調整，學期成績由平時成績和期末成績兩部分組成，其中平時成績占40%，包含出勤、筆記、作業、上課的狀況、實驗和小論文的完成情況、實驗報告、期中測試等；期末成績占60%，來自期末考試的卷面成績（閉卷筆試），做到全面、綜合考察學生對本課程的掌握和理解情況，利用理論知識分析問題、設計問題并解決問題的能力。
目前我們針對課程的教學大綱制定考試大綱，對教學體系進行系統化說明，對各知識點在章節中所占比例進行分配，充分利用網絡資源，建設試題庫，難易程度分為簡單、一般、復雜，題型做到多樣化，有填空、選擇、判斷、讀程序、編程、接口設計等，為后續考教分離做準備，從根本上改變學生的“要我學”為“我要學”的狀態 ，全面調動學生學習的積極性，提高學生的動手能力、理論聯系實際能力及應用所學理論分析問題和解決問題的能力。
5 結束語
通過微機原理與接口技術課程的教學改革與實踐，我們深刻認識到只有不斷進行教學改革才能不斷提高教學質量，教學改革是一個長期的不斷探索，不斷完善的過程。本文通過作者自身的教學實踐，提高了教學質量，改善了教學效果，提高學生的學習興趣和學習效率，充分調動了學生學習的積極性、主動性、創新性，培養應用型的高素質人才，保證本課程持續不斷地向前發展，也為后續精品課程的建設奠定了基礎。
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篇4
［論文摘要］文章分析了電子信息工程專業單片機原理與接口技術課程教學的現狀，認為提高設計性實驗開設的質量是教學改革的重點，指出設計性實驗開設中要注意理論與實驗的銜接、驗證性實驗與設計性實驗的銜接、課堂與課外的銜接，并不斷完善適合設計性實驗的評價體系，提高人才培養的質量。
電子信息工程專業作為實踐性、應用性非常強的理工科專業，學生必須具備扎實的基礎理論知識，具有較強的實驗技能，今后才能順利地從事電子設備和信息系統的維護和研發。要實現這個目標，必須十分重視相關課程的建設，搞好實驗教學改革。而單片機原理與接口技術課程作為電子信息專業的一門專業主干課程，其應用性非常強，設計性實驗開設質量對于學生今后就業、工作至關重要。
一、教學現狀
單片機原理與接口技術課程是電子信息工程專業核心課程之一，理論的重要性不言而喻，但在實驗教學方面大都還是停留在傳統的實驗模式上，離培養學生實踐動手能力和創新精神還有差距。很多學生反映，課程學習下來理論基本掌握了，驗證性實驗也能順利完成，但要真正完成一個實際項目時，卻無從入手。出現這種現象原因是多方面的，筆者認為主要有：
1.教學模式方面的原因。傳統教學方式中，教師主要注重于理論的完整性和知識結構的完備性。理論上從單片機的結構講起，然后講匯編指令和C語言編程，再講硬件接口及相關的程序編寫，最后講一兩個實例，課時也就差不多用完了，再想講其他東西就沒有時間了。實驗也注重基本原理和基本方法的訓練，為了讓學生認識單片機的基本組成和基本指令，所開出的實驗就占了大部分實驗課時，最后只能做幾個綜合性實驗或做一個簡單的設計，這樣就結束了整個課程的學習。
2.教師方面的原因。自從高校擴招以后，學生的數量劇增，而教師并沒有同比例增長，教師承擔的課時量太大，教學壓力過重。具體到單片機原理與接口技術這類專業性和實驗性都非常強的課程，存在著精力投入不夠的問題。如果要改革實驗教學的模式，以設計性實驗為主的話，教師就要投入非常多的精力。
3.評價體系方面的原因。就評價體系而言，目前通行的仍然是以分數的高低來評價學生學習成績的好壞。一般采用平時成績、實驗成績、考試成績各占總成績的一定比例來得到學生課程的最后得分。對有些課程來說這種方法是比較科學的，但對單片機原理與接口技術課程，就會存在這些問題：學生成績不低，但一旦面臨實際問題時，無從入手，沒有達到本課程的教學目標。
二、解決對策
為提高單片機原理與接口技術課程教學質量，培養學生解決實際問題的能力，筆者認為，提高設計性實驗開設的質量是教學改革的重點，應該從以下幾點來改革：
1.教學模式。提出和采用新的教學模式，實驗開設要特別注重開出的設計性實驗質量。新的教學模式主要包含理論教學和實驗教學兩個方面。在理論教學中，單片機的結構和基本指令講解要精，應通過實例來將相關的知識串起來，力求通過具體實例的講解達到以較少的理論課時就讓學生真正掌握單片機的結構和指令的目的。在實驗方面，則采用以開設設計性實驗為主、驗證性實驗為輔的方法，并提高實驗課的課時數。適量開設驗證性實驗，在課堂內只做1～2個，而將大部分實驗內容放在課堂外，由學生通過開放實驗室單獨完成。增加較多的設計性實驗，供學生選做，在教師精心指導下，讓學生在課外準備，課內完成，切實提高學生的實戰技能。
2.教師自身的定位。教師應自覺提高自身做項目的能力，并保證足夠的精力投入到教學中去。教師要注重平時積累，一方面，要自己動手，精心制作好幾個作品。另一方面，也可以通過提出選題，指導學生去做，將完成后的作品及文檔全部存檔。只要通過2～3年的積累，就可以形成難度、層次區分較為合理的項目選題庫和作品庫，既為后續班級的教學創建了良好的條件，對后續學生的實驗起到示范和引領作用，又為今后的教學工作減輕了負擔。要做好這些，就要求教師充分明確自身職責，牢固樹立以教學為中心的觀念，保證有足夠的精力投入教學中。
3.評價體系。作為評價體系，要改變傳統的基本是以分數論英雄的模式。單片機原理與接口技術課程如果只是掌握了一些理論知識而沒有實戰能力，分數再高都不能算是學好。作為對學生的評價，筆者認為一定確立以實踐能力為主體的評價體系，通過對學生做的項目難易程度、項目完成的效果等驗收情況來給出合適的評價。
三、設計性實驗開設與評價體系建立中要注意的幾個問題
想搞好單片機原理與接口技術課程建設，提高學生的實戰能力，就要以設計性實驗的開設為重點來進行整體設計。筆者認為需要特別注意抓好以下四個銜接：
1.理論與實驗的銜接。理論教學是單片機原理與接口技術課程教學中必不可少的組成部分，但其開設方式不能采用傳統的教學方法，而應設計出一種項目教學或稱為專題講授的形式來進行。首先，要講透基礎部分，筆者認為可以分成單片機的內部結構、單片機的指令系統、程序編寫的基本思想、硬件接口構建等四個專題進行。其次，要針對課程特點，做好五個簡單項目，如外部中斷的使用、定時器中斷的使用、并口的擴展、串口通信、AD和DA轉換。最后，要對相關知識點全面整合，綜合演練，實戰2～3個較為復雜的綜合性項目，進行原理圖分析、算法設計和程序分析，并制作出作品進行演示。按這種思路設計，理論教學大致課時數為36～48個課時，實驗課時數為24～36個課時。
據此分析，實驗教學則應充分重視設計性實驗的開設。與理論教學相對應，每講完一個項目，就要依托該項目開設一個設計性實驗，每個實驗3～5個課時。通過簡單的5個項目和較復雜的2～3個項目的訓練后，學生能掌握單片機開發和設計與實物制作的基本方法和技能。當積累了2～3年后，有了很多已成功的項目可參照時，不同的學生就可以選做不同的設計性項目。在進行單片機原理與接口技術的課程設計時，則應要求學生在設計性實驗的基礎上進一步深化，將多個部分綜合在一起設計制作一個更復雜、具有較完備功能的實際系統。這是一個由理論出發，通過基礎實驗、簡單的設計性實驗、復雜的設計性實驗，最后完成復雜的課程設計過程，符合循序漸進的教學規律，實現了該課程理論與實踐的完美結合。在此過程中，設計性實驗的開設基本覆蓋了單片機原理與接口技術課程的所有知識點，使學生牢固掌握基本理論，熟練掌握基本設計思路，綜合應用基本設計方法，從而達到學以致用的根本目的。
2.驗證性實驗與設計性實驗的銜接。驗證性實驗是指為驗證已經學習過的理論知識所設置的實驗；設計性實驗是指給定實驗目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗。驗證性實驗作為一種傳統的教學方法，在現在的實驗教學中也還有一定的作用，可為設計性實驗的開設提供一些必要的基礎。現在的驗證性實驗一般是在相應的實驗箱上完成，通過開設1~2個驗證性實驗可讓學生了解單片機的基本構成和基本工作原理，所以在開設設計性實驗前開設驗證性實驗是非常必要的。同時，一些設計性實驗的開設可在實驗箱上對驗證性實驗進行改造而成，特別是對于開始的簡單的設計性實驗更是如此。比如一些驗證性實驗，所有的電路硬件在實驗箱中是現成的，同時給出相應的實驗程序范例，學生就可以在實驗箱上進行驗證，對所做實驗的功能進行分析。教師只需要在理論教學時將程序流程圖和涉及的算法講述清楚，最后要求學生去編寫程序，然后再進行功能驗證即可。采用這么一種由驗證性實驗作為基礎并進行改造的方法對于以基本原理的掌握為目標的簡單的設計性實驗具有很強的可操作性，有利于驗證性實驗到設計性實驗的自然銜接。
3.課堂與課外的銜接。設計性實驗開設要做好課堂與課外的銜接。因為設計性實驗是要學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗，所有的實驗方案不可能僅在幾個課時的實驗課上完成，主要工作要在課外完成。一方面，實驗方案的制訂、原理圖的設計、實物的制作等主要在課外完成，實驗課中主要是在教師的指導下進行調試和測試。另一方面，設計性實驗很難一次性成功，往往需要多次嘗試、反復修正才行，這些必須在課外完成。要使設計性實驗真正達到較好的效果，除了在理論教學中要注重和實驗教學銜接外，課外的銜接尤其重要，要做好實驗室開放，讓學生在課外能夠較方便地利用實驗室的資源，也應鼓勵學生采購一些比較簡單的單片機開發工具，如簡易開發版、燒錄器等。
4.評價標準的再定位與評價體系建立的思路。驗證性實驗往往只涉及一門課程的一個章節或一個知識點的內容，學生通過驗證性實驗，可以使所學理論知識具體化和形象化，加深對所學知識的理解與掌握，培養基本動手能力。設計性實驗突出它的自主設計性，可以是單一知識的運用，也可以是多知識點的綜合運用，給出實驗目的、要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現，所以設計性實驗帶有試探性、研究性，在時間上也需要課內與課外相結合。
由于驗證性實驗與設計性開設的目標不同，所以最終的考核方式也不同。對于驗證性實驗，教師可以直接根據學生所做的實驗報告評判其實驗成績。傳統的做法是百分制。一般每個實驗成績包括三個部分：實驗預習（20分）、實驗操作（40分）、實驗報告（40分）。使用傳統的百分制，可以評價學生是否掌握了基本理論和設計方法。但設計性實驗所涉及的知識點數量不同，綜合運用的效果不同，設計方案是否得當，步驟是否簡易可行，實驗的成本、效率是否令人滿意等等，都不能一概而論，因此需要結合各方面進行綜合的評定。設計性實驗的考核要貫穿這樣一個原則：淡化結果，注重過程。對于設計性實驗我們更重視學生在整個設計過程中的表現，而測定結果只作為考核的次要因素。學生在設計方案中是否有獨到新穎的想法，整個實驗思路邏輯是否清楚，實驗過程是細節嚴密還是顧此失彼，結果是否可信等都是評定設計實驗成績的重要因素。考核中要充分鼓勵和肯定學生在設計過程中所表現出的敢于挑戰、主動學習、大膽創新的精神，以及由此帶來的思維水平和實踐水平的全面提高。
因此，設計性實驗不宜采用傳統的百分制，筆者認為，宜采用優、良、中、及格、不及格5個檔次來進行評定。首先明確“優”和“及格”的標準，在“優”的標準下，適當下降一點作為“良”的標準，“及格”標準高一點作為“中”，達不到“及格”標準的就判定為“不及格”。比如，每一個項目都設定多個指標，完全達到指標并有所創新的評為“優”；完全達到指標而無創新的可評為“良”；實現主要指標可評為“中”；實現部分指標，能體現設計者掌握了基本相關基礎知識則可評為“及格”；沒有實現任何指標，或沒有做的評定為“不及格”。這樣就應在設定實驗指標上著手，針對具體的實驗進行不同的設定，才能比較準確地定性評價學生的實驗能力，這一點仍需在實踐中不斷探索和改進。
四、結語
單片機原理與接口技術課程是電子信息工程專業至關重要的專業核心課程之一，必須更加重視設計性實驗教學的改革，提高設計性實驗開設的質量，做好理論與實驗的銜接，驗證性實驗與設計性實驗的銜接，課堂與課外的銜接，完善設計性實驗的評價體系，才能培養出符合社會發展需要的高素質人才。
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關鍵詞：腦機接口；p300；預處理；特征提取；分類算法
1 引言
腦機接口（bci）是一個系統，允許用戶與環境的溝通，只有通過大腦活動，而無需使用肌肉輸出通道。它涉及了神經科學，信號檢測，信號處理，模式識別等多種領域。要建立大腦和外界設備之間的聯系，首先要測量大腦活動，然后進行處理分析信號數據，再進行機器學習（訓練分類模型）實行分類，進而實現用戶的意圖。p300電位是當視覺受到外界特殊刺激時腦電信號出現一個波峰，其峰值大約出現在相關事件發生后的300ms。其優勢特點是被試驗之前不需要進行訓練即可成功誘發出來。因此p300電位是腦-機接口常用的一種信號。文中所用數據是bci competition 2003的data set iib離線數據集。大致處理過程可以描述為：原始信號數據預處理特征選擇與提取選擇并訓練分類模型分類結果測試分類算法效果根據效果調整分類模型得出理想的分類結果。
2 處理數據的算法步驟
2.1 單次樣本提取：因為p300電位一般出現在刺激后的300ms左右，所以通過分類精度驗證后，本文截取從每次閃爍開始后100ms到700ms長度的數據作為一個單次樣本，這樣將訓練集的前30個trial的數據組成一個30×12×15×144×64維的原始特征空間。
2.2 數據預處理：由于采集到的原始數據中一般會含有眼電，肌肉以及外界干擾等因素（如測量儀器或環境干擾等）的噪音信號，以及p300電位的低頻特性，所以需要對原始數據進行預處理，本文主要涉及數據精度的轉化以及低通濾波。論文突出在打破了前人已有經驗的限制，將p300電位的頻帶范圍更加精確化，更是體現了p300電位的低頻特征，文章選擇采用matlab自帶的信號處理工具箱設計了一個合適的濾波器，以帶通替代低通設計了10階butterworth（iir）帶通濾波器，帶寬為0.05hz～7.5hz。不同頻帶域對應的實驗準確率如表1。其中10階可以通俗理解為過濾次數，一般來說過濾次數越多濾波效果就越好，但是同時也加重了程序運行負擔，因此選擇適當的濾波階數也是很關鍵的一步。
表1
2.3 特征選擇與提取：首先對電極進行篩選，因為并不是所有電極都能明顯體現p300特征，所以需要把那些p300特征比較明顯的電極篩選出來。通過多次準確率比較論文選擇了22個導聯（用ne表示）作為特征電極，對應編號為：11，13，14，18，19，20，34，47，51-64。比較準確率時采用隨機增加通道，能提高準確率的通道保留，反之舍棄的方法。其次，為了提高訓練模型的速度，需要對特征空間進行降維處理，本文嘗試過兩種降維方式，一是將相鄰6個采樣點的平均值作為一個特征點，二是每隔6個采樣點取一個特征點，事實證明后者的程序簡單而且準確率并高于前者，所以采用后者的方法將預處理后的數據降維。再關于試驗重復次數求平均，至此每個trial只剩24個特征點（用ne表示）。并將其特征電極與特征點結合考慮作為每個trial的特征向量。這樣將得到前30個訓練數據的特征空間為（30·12）×（ne·nt）即為360×528維的特征空間。
2.4 規范化特征空間：就是將特征空間向量投射到特定的小范圍內，如-1.0～1.0或0.0～1.0。文章采用向量單位化的方法將其投射到0.0～1.0范圍內。規范化可以消除數值型屬性因為大小不一而帶來的特征分類偏差。這個過程對于提高腦機接口信息傳遞效率很重要。
2.5 訓練分類模型：將特征提取得到的已知目標字符的數據作為訓練集，利用c-svc（c-支持向量分類）選擇線性核函數u'*v對其進行訓練，其中樣本特征是屬于二分類樣本集，分別用-1和1標記兩種樣本類別。
3 分類結果
將訓練出的分類器應用于等量的未知目標字符的測試數據集，推斷出所選擇的字符。并計算分類準確率：accuracy=■×100%。論文通過上述算法得到的最高準確率達90.00%。相應不同重復次數文章分別測試了對應準確率，見圖1。
圖1
4 結束語
文中選擇了22個通道數據進行處理得到了很好的分類效果，但是否這22個特征電極就適用任何群體的實驗數據，本文并未明確給出。但至少文中所用的通道及其篩選方
法可以為相關研究者提供參考。論文關于p300電位的低頻特性到底低到什么程度也只是對文中所用數據作了驗證，是不是普遍結論還有待這方面的研究者進一步探討。總之本文所用的處理算法對提高整個bci系統的總體數據傳輸率起了積極作用。
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關鍵詞：電子互感器 通信接口 監視及分析裝置 軟硬件設計
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）03-0139-02
1 概述
近年來，隨著智能變電站技術的不斷發展及相關產品不斷完善，電子互感器逐步在智能變電站中得到應有。但由于不同廠家生產的采集器與合并單元間的數據編碼與傳輸標準存在著差異性，不利于系統的維護與升級。因此，研究智能變電站中采集器與合并單元之間的通信規約，研制用于測試和驗證不同廠家生產的電子互感器數字通信接口的標準性、一致性、兼容性的測試及檢驗裝置便具有十分重要的意義和工程價值。
針對此研究課題，國內已開展的相關研究工作主要包括：四川大學的張麗杰等對電子互感器采集器與合并單元通信規約進行了研究，提出使用4B5B碼代替曼徹斯特碼、BCH碼代替CRC校驗碼的新的數據傳輸接口方案，并對新方案進行仿真[1]；湖南大學的高樂等對電子互感器接口通信模型設計進行了研究[2]；華中科技大學的謝佳君在其碩士論文中對基于FPGA的電子互感器數字接口合并單元進行了研究，從硬件和軟件兩個方面對同步、數據處理以及數據輸出功能的實現進行了分析[3]；西南交通大學的常曉勇對基于IEC61850電子互感器數字接口硬件方案進行了研究[4]；另外，寧夏電科院和上海遠景公司對智能變電站合并單元時間性能測試問題開展了研究[5]。
本文首先對國內主流電子互感器廠家數字通信接口規范進行匯總分析，提出了滿足智能電網運行的電子互感器數字信號技術規范。依據此規范進行了電子互感器數字通信接口測試裝置的軟硬件設計，實現電子互感器數字通信接口協議的報文接收與解析，及兼容性分析，本裝置可以對工程應用中，電子互感器三種常見信號傳輸形式信號進行測試分析，對其中傳遞的電力數據進行分析、計算、記錄，能夠顯示電力實時波形。以直觀、易懂的方式將FT3報文展現出來，自動分析其編碼格式，并能夠顯示其速率。
2 電子互感器數字通信接口分析
電子互感器的二次輸出分為數字輸出和模擬輸出兩種，模擬輸出是為了利用變電站現存的模擬接口二次設備，是一種過渡性的措施，數字輸出是智能變電站對電子互感器提出的要求。雖然早在1999年就出臺了電子電壓互感器（Electronic Voltage Transformer）數字通信接口標準IEC60044-7，但當時受各種因素的限制，在此標準中，沒有提出數字輸出的概念。2002年出臺了電子電流互感器（Electronic Current Transformer）標準IEC60044-8，首次提出了電子互感器數字輸出的概念，并對其輸出特性做出明確規定。我國國家電力公司在十五規劃中將電子互感器的國家標準校驗系統研制工作立項，交給國家互感器質檢中心承擔，已于2004年完成。2004年3月，我國互感器標準委員會正式成立了電子互感器標準制定工作組，2004年5月召開了工作組第一次會議，開始實施IEC標準轉化成我國國家標準的工作。此項工作于2007年年底完成，并出臺了國家標準GB/T20840.7（電子電壓互感器）和GB/T20840.8（電子電流互感器）。但是此標準是只針對電子互感器本身的技術要求，未對電子互感器和合并器之間的通訊接口規范做出定義。
從時間上來看，現階段我國針對電子互感器的數字輸出研究處速發展階段，所以制定電子互感器統一的輸出標準是非常必要。
3 電子互感器數字通信接口規范
根據IEC60044-8標準，在電子互感器數字接口設計中，物理層應采用Manchester編碼方案，并通過基于光纖或銅纜的傳輸系統來實現物理連接。在實現時，針對物理層與數據鏈路層的特性，有兩種具體的技術方案。一種是IEC60044-8中描述的通訊方式，使用內插法或同步脈沖法得到輸出信號，并按照IEC60870-5-1（遠動設備及系統傳輸幀格式）規定的FT3數據幀格式封裝，實現數據傳輸。另一種采用IEC61850-9-1描述的以太網接入方式，使用同步脈沖得到時間連續的一次電流和電壓及抽樣信號，按照ISO/IEC8802.3協議規定的幀格式進行數據封裝，實現數據傳輸。
3.1 物理層規范
合并單元到二次設備的連接可以是光纖或銅線，標準傳輸采用通用幀格式，速率為2.5Mbps，采用曼徹斯特編碼，最高有效位先送。對于采用光纖連接的傳輸系統，兼容的接口是合并單元上的光纖連接器。根據傳送距離的不同，可以選用塑料光纖或者玻璃光纖。如果采用光纖傳輸，必須注意光驅動器和光接收器的性能。
3.2 鏈路層規范
鏈路層采用IEC60870-5-1規定的FT3幀格式。這種幀的優點是數據完整性好，可用于告訴多支路同步數據鏈。鏈接服務類是S1：發送/無應答，這樣數據傳輸是連續的和同期性的，無需二次單元的確認和應答。幀內容由啟動字符、數據段和CRC校驗碼組成。這一方法在技術上易于實現，通訊協議易于標準化，對于不同的一次電氣連接具有高度的靈活性。
3.3 應用層規范
為了與IEC61850-9-1兼容，應定義若干標志符。數據幀包括數據塊數、塊長等，一幀數據有2個狀態字，每個狀態字占用2個字節。若某些電壓、電流量沒有使用，則在狀態字中相應的位上要置位，并且在該數據域的值須為0000H。若電子互感器故障，則相應的無效標志和維修請求標志要置位。
3.4 數據標定規范
測量用電子互感器數字輸出額定標準值是十六進制的2D41H（十進制11585），保護用電子互感器數字輸出額定標準值是十六進制的0ICFH（十進制463）。分成測量和保護兩個標準值是因為保護用電子互感器可以測量的電流/電壓可達到額定一次值的40倍（0%偏移）或20倍（100%偏移）而不會過載，測量用電子互感器可以測量的電流/電壓可達到額定一次值的2倍而不會過載。
電子互感器數據采樣頻率額定標準值有下面幾種：80fr-48fr-20fr，fr為額定頻率。對于較高的準確級，需選用高的數據采樣頻率。如果被供給的系統所需數據率大于數據采樣頻率，則在二級設備內使用IEC60255-24中描述的稀抽樣技術。數字輸出的電子互感器還定義了額定延時，它指數據處理和傳輸所需的額定值。在計算互感器的相位誤差時，應從相位差中減去額定延時引起的偏移量。由于采用等距采樣，因此兩個采樣點之間的間隔Ts是常量，且等于數據采樣頻率的倒數。額定延時的標準值有：2Ts，3Ts。
3.5 數據傳輸時間同步規范
數據同步問題是指智能變電站二次設備需要的采樣數據是在同一個時間點上采得的，即采樣序列的時間同步以避免相位和幅值產生誤差。解決同步問題有插值計算法和同步脈沖法。
插值計算是由二次設備完成，根據互感器提供的若干個時間點上的采樣值，插值計算得到需要的時間點上的電壓、電流值。同步脈沖法則是使用統一的同步脈沖信號，電子互感器在送出的采樣值中打上時標，提供給二次設備。同步脈沖可以通過主時鐘獲得，例如GPS接收機。為保證GPS接收機的正常工作，通常需要一個開放的整流輸出器與站電池連接。對于長距離和高精度要求的情形，應采用光輸入。在沒有電磁干擾的環境下，低電壓輸入也是一個低成本高效的方案。
提供給合并單元的同步時鐘輸入可以是電氣連接的，也可以是光學連接的，而且必須遵循以下規范：
（1）觸發時刻：低電平到高電平的上升沿觸發。
（2）時鐘頻率：每秒鐘發出一個同步脈沖，無論輸入脈沖是否異常，合并單元都需要對同步脈沖做真實性核查。
當同步時鐘采用光學輸入時，應遵循以下規范：
（1）觸發水平：光強幅值的50%。
（2）應使用同樣的光纖連接器件和光纖。
（3）脈沖持續時間th>10μs。
（4）脈沖間隙tl>500ms。
當同步時鐘采用低電壓輸入時，應遵循以下規范：
（1）電壓等級：10V或24V。
（2）觸發電平：5V。
（3）脈沖持續時間th>30ms。
（4）脈沖間隙tl>500ms。
（5）輸入電流范圍：1mA-20mA。
實際應用中可將兩種方案結合起來，平時采用GPS脈沖對時，當GPS接收機失效的時候，由二次設備進行插值計算得到需要的時間點上的采樣值。當傳統設備數據不具有GPS時標的時候，也必須進行插值計算，以滿足系統測量和控制的需要。
4 通信接口監視及分析裝置設計
電子互感器協議接收與解析裝置由前端采集與后臺分析兩部分組成：前端采集負責ECT、EVT的編碼識別、解碼、封包及協議轉換功能；后臺分析完成ECT、EVT編碼的分析、顯示及電力數據的分析。
電子互感器監視與分析裝置硬件原理總體結構框圖如圖1所示：
前置采集部分采用1U、19英寸機箱結構，帶有8路FT3串行采集光口、2路100M光以太網口，能夠同時對8路互感器進行監視。
后臺分析采用3U、19英寸機箱結構，內置高性能嵌入式CPU，能夠滿足高速數據的處理。
ECT/EVT與測試設備之間的數字量采用串行數據傳輸，采用異步方式，傳輸介質采用光纖傳輸。符合GB/T20840.8相關規定。支持符合GB/T18657.1的FT3的四種固定長度幀格式，具體如下：
（1）數字量傳輸幀格式-I（單相互感器）。
（2）數字量傳輸幀格式-II（三相電流互感器）。
（3）數字量傳輸幀格式-III（三相電壓互感器）。
（4）數字量傳輸幀格式-IV（三相電流電壓互感器）。
電子互感器與測試設備之間采用多模光纖，光纖接頭采用ST，支持的傳輸速率為2.0Mbit/s或其整數倍。采樣率為80點/周波，幀格式I、II、III的傳輸速率為2.0Mbit/s，幀格式IV的傳輸速率為4.0Mbit/s。采樣率為256點/周波，幀格式I、II、III的傳輸速率為6.0Mbit/s，幀格式IV的傳輸速率為8.0Mbit/s。
前置接收裝置采用TI公司高性能的32位DSP處理器，主頻高達600MHz，處理性能可達4800MIPS；內置全雙工的自適應以太網芯片；提供一個高性能FPGA芯片，強實時數據由FPGA編碼實現，接收同步基準和采集器數據。使用6層電路板及表面貼裝技術，提高了裝置可靠性，可適用于需要數字量合并功能的場合，主要功能有：
（1）同步基準輸入。裝置接入兩路同步基準，提高裝置同步的可靠性。由同步基準產生PPS秒脈沖，PPS到來時DSP翻轉重采樣的采樣序號。裝置利用同步時鐘（例如GPS系統的授時信號）作為數據采樣的基準時鐘源。
PPS采用光信號，在低到高的脈沖上升沿觸發，合并單元應作合理性檢查，驗明輸入脈沖是否有誤。
（2）晶振誤差補償。晶振的精度受環境溫度等因素影響，本裝置采用先進的自適應晶振誤差補償技術，大大提高了輸出數據的均勻性。
（3）重采樣。裝置所接的采集器發送報文時間要求有固定延時，采集器按固定延時發送報文，裝置在接收到各采集器輸入的報文后由重采樣模塊進行重采樣，重采樣采用二元拉格郎日算法，數據滿足電力系統精度及實時性要求。
5 應用與結論
本文對國內主流電子互感器廠家數字通信接口規范進行匯總分析，提出了滿足智能電網運行的電子互感器數字信號接口技術要求。依據此規范進行了電子互感器數字通信接口監視及分析裝置的軟硬件設計，實現電子互感器數字通信接口協議的報文接收與解析，及兼容性分析。
本裝置已經在多個智能變電站工程中得到實際應用，實現了電子互感器三種常見信號傳輸信號的測試分析，能夠直觀方式顯示FT3報文格式的電力實時波形，自動分析其編碼格式，并能夠顯示其速率。本文將對電子互感器數字通信接口技術成熟和電子互感器的應用推廣起到推動作用。
參考文獻
[1]張麗杰，等.電子互感器采集器與合并單元通信新規約[J].計算機與數字工程，2012，7期40卷：41-43.
[2]高樂，等.與電子式互感器接口的合并單元通信模型設計[J].電力建設， 2007，12期28卷： 95-97.
[3]謝佳君.基于FPGA電子式電流互感器合并單元的研究[T].碩士論文，華中科技大學，2007年.
篇8
目前，高校中非計算機專業類別繁多，涉及面廣，學生畢業后從事的工作各不相同，當我們重新審視計算機基礎教學時，不能不看到當前我們面臨的形勢[1]。
1中小學計算機教育開始步人正軌。根據教育部的規定和部署，計算機文化基礎教育應在中學階段完成。因此，大學計算機基礎知識的教學內容應實施“非零起點”教育。
2社會信息化不斷向縱深發展，各行各業的信息化進程不斷加速。電子商務、電子政務、數字化校園、數字化圖書館等已向我們走來。
3社會用人單位對大學畢業生在計算機能力方面的要求與日俱增，較強的計算機的應用能力已成為大學畢業生擇業的必備條件[3]。
4計算機技術愈來愈多地融入了各專業科研工作和專業課的教學中。不同的專業對學生的計算機應用能力也有了更高和更加具體的要求[3]。
因此，高校計算機基礎教育教學工作應當如何展開?種類繁多的非計算機專業的授課內容如何確定?適應不同專業要求的計算機知識結構如何調整?這些均有待我們進一步研究。
二、計算機基礎教育知識結構的專業異同性
高等學校的計算機教育可以分為兩類：一種是面向計算機專業的學科教育即計算機專業教育，另一種是面向全體大學生的計算機教育，也就是計算機基礎教育。
在教學實踐中，我們應該注意到非計算機專業與計算機專業具有共性的一面，又有很大的差別。在教學內容上雖然有一部分重疊，但是不同的專業學習計算機的目的不同、基礎不同，因此，對不同類型的專業要提出不同的要求，采用不同的教學方式[4]。
對于大部分文科類專業來說，學生學習計算機的目的是使用計算機，因此，教學中應當要求學生熟練掌握各種相關軟件的使用，以及對計算機應用技術的簡單了解。對于非計算機專業的理工科學生來說，在此基礎上還要學習一些應用基礎知識，如程序設計等等，從而可以結合自己本專業領域來應用計算機。而對于計算機專業的學生來說，全面、系統地掌握計算機的專業理論知識是必需的，因此在計算機基礎教育上的要求也會更嚴格。計算機基礎教育知識結構的專業異同性主要體現如下：
1計算機專業的學生對同一門課的認識可能會有比較大的出入；而非計算機專業的學生對同一門課的認識基本一致。例如計算機專業的學生對計算機概論的認識，一年級學生認為較為重要的知識點如機器指令和匯編、系統軟件和應用軟件、計算機網絡等，而二年級的學生卻認為都不重要。
2無論是計算機專業還是理工科非計算機專業學生，學生普遍認為程序設計中最重要的知識點是指針。這和我們教學使用的編程語言有很大關系，因為目前教學實踐中程序設計采用的入門語言一般是C/C++，而C/C++中指針功能強大但是不容易掌握，所以多數學生認為指針是程序設計中最重要的知識點。
3計算機專業和非計算機專業的學生仍認為數據結構中最重要的知識點是快速排序、二叉樹、二叉樹的遍歷、圖的遍歷、最短路徑、B樹/B+樹等，這基本上和我們教學中重點講述的內容一致。
4文科學生對動畫的處理、演示文稿的制作、文字處理軟件的功能和用法、計算機安全與犯罪的有關常識最感興趣，而對計算機文化與信息化社會、與計算機應用相關的道德與法規介紹、計算機的概念和發展史、軟件與知識產權保護、計算機中的信息表示、網絡教學與遠程教育等內容沒有很大興趣。
5對于理工類非計算機專業的學生來說，他們需要結合自己的專業，應用計算機技術開展工作。如計算機技術應用于自動控制，計算機與通信技術的結合，計算機輔助設計，等等。
三、構建與專業相關的計算機基礎教育的課程體系
在調整與專業適應的計算機基礎教育知識結構的教學實踐工作中，針對學生特點和師資情況，湖南工程學院制定出了計算機基礎教學課程體系。本著以應用為主，重功能、輕原理，并根據學生的具體情況而建立[5]。該校將計算機基礎課程改革與建設定位在培養計算機應用人才上，注重培養學生的信息處理能力，和學生的專業學習中運用計算機的能力。新的課程體系初步方案包括以下幾個方面：
1計算機應用基礎。將“計算機文化基礎”定位為“計算機應用基礎”，并特別側重于實踐教學。計算機操作主要針對計算機基礎比較薄弱的學生開設，所有的學生通過相應的測試，可以獲得1個學分。課程主要包括微機操作系統Windows和Office系列辦公軟件的使用。由課程小組指定參考書、編制實驗指導書，采用學生上機自學、計算中心或計算機基礎實驗室教師輔導和考試的教學方式。
2軟件基礎課程。高級語言程序設計：原則上建議理工科學生必修C語言或VB，文科學生必修VFP或VB。同時，還規定開設了相應語言的課程設計，讓學生對程序設計有更深刻的理解和運用能力。
數據庫應用技術：分別為文科和理工科學生開設。建議文科學生開設基于Access的數據庫應用，而理工科學生開設基于SQLServer的數據庫應用課程。
3硬件基礎課程。該類課程包括計算機硬件基礎和網絡應用課程。計算機硬件基礎根據不同的專業按四個層次開設。這些課程相對獨立，其授課對象主要為理工科學生。
微機組成原理：以計算機組成原理為主要教學內容介紹計算機原理和接口技術，主要強調系統的外特性，讓學生掌握和了解一般的計算機硬件基礎知識，該課程適合一般工科學生。
微機接口技術：以接口技術為主要教學內容介紹計算機原理和接口技術，讓學生能夠自己完成各種外設的連接。
嵌入式技術：以接口和嵌入式技術為主要教學內容介紹計算機原理，讓學生能夠根據自己的應用需求使用控制芯片。
數字系統設計基礎：以現代硬件描述語言和平臺為基礎介紹數字邏輯描述、硬件描述語言和控制芯片，讓學生可以按照自己的需求生成數字電路芯片。該教學內容適合電控專業的學生。
計算機網絡應用：分別為文、理工科學生開設。面向文科學生的教學主要介紹網頁制作和網站的一般知識；面向理工科學生的教學主要介紹組網技術和網絡結構及少量的網頁制作技術。
4數字媒體及工程設計。該類課程適合工程類專業學生，如機械、建筑、應用數學、電工專業學生。這類課程有：平面設計及Photoshop、三維動畫設計及3DSMAX和計算機輔助設計及AutoCAD。
四、結束語
目前大部分高校都設有計算機專業與非計算機專業的計算機基礎教學和專業教學，由于各自的教學對象不同，其教學目標和教學內容不同。他們大多形成了教學基本分離狀念，這種情況對于學校的計算機應用教育、專業發展、專業間的溝通與融合是不利的[6]。湖南工程學院統籌學校的計算機教學資源，將全校的計算機教育作為一個整體來研究，并在此基礎上統籌規劃、協調組織，為融入各專業的計算機課程構筑一個良好的平臺。
當前，學生希望計算機應用課程能包含較全面的概念、先進的應用技術，并從中學到實實在在的應用技能。在一些專業中，該校注重計算機教學更加貼近專業適應社會，如藝術、建筑、工業設計、生物等。不同專業的人才培養計劃、教學大綱、實驗教學大綱都是由計算機和專業課老師共同規劃并具有專業特色。
實踐證明，湖南工程學院為適應不同專業對計算機知識、能力的不同要求，根據不同專業的專業要求調整授課內容，注重培養學生應用所學計算機知識解決本專業領域問題的方法，這種模式成效明顯、效果良好。
[參考文獻]
[1]宋文.非計算機專業計算機基礎教育系列課程設置及內容體系研討[J].計算機教育，2006，（7）：38-40.
[2]毛莉.高校計算機基礎教育現狀探析[J].中山大學學報論叢，2006，（2）：222-224.
[3]李.關于大學計算機基礎教育若干問題的分析[J].教育信息化，2006，（5）：68-69.
[4]全國高等院校計算機基礎教育研究——2004年會學術論文集[C].北京：清華大學出版社，2004.
[5]湯穎，余文芳.計算機基礎課程教學內容與課程體系建設[J].計算機時代，2006，（6）：56-58.
[6]潘紅，虞歌，詹國華.高校中與專業結合的“計算機應用教育"的思考與探索[J].計算機教育，2005，（12）：38-38.
[摘要]高校非計算機專業的計算機基礎教育是高等教育中的重要組成部分。本文以湖南工程學院為例，通過對計算機基礎教育知識結構的專業差異性的分析，提出了與專業相關的計算機基礎教育的課程設置。實踐結果表明，專業相關的計算機基礎教育，對培養既掌握專業領域知識，又能熟練使用計算機的復合型人才具有良好的效果。
[關鍵詞]計算機基礎教育；知識結構；專業人才；相關性
篇9
[關鍵詞]計算機基礎教育；知識結構；專業人才；相關性
Abstract:The Elementary education of computer in college non-computer speciality is an important part of higher education. There are many non-computer specialities that require different knowledge structure of computer. This paper analyzes the speciality difference of the knowledge structure of the elementary education of computer and offers some computer courses of elementary education concerning the speciality. The practice indicates the elementary education of computer concerning speciality is effective for training complex professional talent.
Key words:the elementary education of computer；knowledge structure；professional talent；relativity
高校非計算機專業的計算機基礎教育是目前高等教育中的重要組成部分，它面對的是占全體大學生85％以上的非計算機專業學生。計算機基礎教育的任務是培養既掌握各專業領域知識，又能熟練使用計算機的復合型人才，即各行各業中的計算機應用人才。本文擬以湖南工程學院為例，就計算機基礎教育知識結構的調整與專業人才培養的相關性進行探討和研究。
一、 計算機基礎教育知識結構調整的必要性和長期性
目前，高校中非計算機專業類別繁多，涉及面廣，學生畢業后從事的工作各不相同，當我們重新審視計算機基礎教學時，不能不看到當前我們面臨的形勢[1]。
1 中小學計算機教育開始步人正軌。根據教育部的規定和部署，計算機文化基礎教育應在中學階段完成。因此，大學計算機基礎知識的教學內容應實施“非零起點”教育。
2 社會信息化不斷向縱深發展，各行各業的信息化進程不斷加速。電子商務、電子政務、數字化校園、數字化圖書館等已向我們走來。
3 社會用人單位對大學畢業生在計算機能力方面的要求與日俱增，較強的計算機的應用能力已成為大學畢業生擇業的必備條件[3]。
4 計算機技術愈來愈多地融入了各專業科研工作和專業課的教學中。不同的專業對學生的計算機應用能力也有了更高和更加具體的要求[3]。
因此，高校計算機基礎教育教學工作應當如何展開?種類繁多的非計算機專業的授課內容如何確定?適應不同專業要求的計算機知識結構如何調整?這些均有待我們進一步研究。
二、 計算機基礎教育知識結構的專業異同性
高等學校的計算機教育可以分為兩類：一種是面向計算機專業的學科教育即計算機專業教育，另一種是面向全體大學生的計算機教育，也就是計算機基礎教育。
在教學實踐中，我們應該注意到非計算機專業與計算機專業具有共性的一面，又有很大的差別。在教學內容上雖然有一部分重疊，但是不同的專業學習計算機的目的不同、基礎不同，因此，對不同類型的專業要提出不同的要求，采用不同的教學方式[4]。
對于大部分文科類專業來說，學生學習計算機的目的是使用計算機，因此，教學中應當要求學生熟練掌握各種相關軟件的使用，以及對計算機應用技術的簡單了解。對于非計算機專業的理工科學生來說，在此基礎上還要學習一些應用基礎知識，如程序設計等等，從而可以結合自己本專業領域來應用計算機。而對于計算機專業的學生來說，全面、系統地掌握計算機的專業理論知識是必需的，因此在計算機基礎教育上的要求也會更嚴格。計算機基礎教育知識結構的專業異同性主要體現如下：
1 計算機專業的學生對同一門課的認識可能會有比較大的出入；而非計算機專業的學生對同一門課的認識基本一致。例如計算機專業的學生對計算機概論的認識，一年級學生認為較為重要的知識點如機器指令和匯編、系統軟件和應用軟件、計算機網絡等，而二年級的學生卻認為都不重要。
2 無論是計算機專業還是理工科非計算機專業學生，學生普遍認為程序設計中最重要的知識點是指針。這和我們教學使用的編程語言有很大關系，因為目前教學實踐中程序設計采用的入門語言一般是C/C++，而C/C++中指針功能強大但是不容易掌握，所以多數學生認為指針是程序設計中最重要的知識點。
3 計算機專業和非計算機專業的學生仍認為數據結構中最重要的知識點是快速排序、二叉樹、二叉樹的遍歷、圖的遍歷、最短路徑、B樹/B+樹等，這基本上和我們教學中重點講述的內容一致。
4 文科學生對動畫的處理、演示文稿的制作、文字處理軟件的功能和用法、計算機安全與犯罪的有關常識最感興趣，而對計算機文化與信息化社會、與計算機應用相關的道德與法規介紹、計算機的概念和發展史、軟件與知識產權保護、計算機中的信息表示、網絡教學與遠程教育等內容沒有很大興趣。
5 對于理工類非計算機專業的學生來說，他們需要結合自己的專業，應用計算機技術開展工作。如計算機技術應用于自動控制，計算機與通信技術的結合，計算機輔助設計，等等。
三、 構建與專業相關的計算機基礎教育的課程體系
在調整與專業適應的計算機基礎教育知識結構的教學實踐工作中，針對學生特點和師資情況，湖南工程學院制定出了計算機基礎教學課程體系。本著以應用為主，重功能、輕原理，并根據學生的具體情況而建立[5]。該校將計算機基礎課程改革與建設定位在培養計算機應用人才上，注重培養學生的信息處理能力，和學生的專業學習中運用計算機的能力。新的課程體系初步方案包括以下幾個方面：
1 計算機應用基礎。將“計算機文化基礎” 定位為“計算機應用基礎”，并特別側重于實踐教學。計算機操作主要針對計算機基礎比較薄弱的學生開設，所有的學生通過相應的測試，可以獲得1個學分。課程主要包括微機操作系統Windows和Office系列辦公軟件的使用。由課程小組指定參考書、編制實驗指導書，采用學生上機自學、計算中心或計算機基礎實驗室教師輔導和考試的教學方式。
2 軟件基礎課程。高級語言程序設計：原則上建議理工科學生必修C語言或VB，文科學生必修VFP或VB。同時，還規定開設了相應語言的課程設計，讓學生對程序設計有更深刻的理解和運用能力。
數據庫應用技術：分別為文科和理工科學生開設。建議文科學生開設基于Access的數據庫應用，而理工科學生開設基于SQL Server的數據庫應用課程。
3 硬件基礎課程。該類課程包括計算機硬件基礎和網絡應用課程。計算機硬件基礎根據不同的專業按四個層次開設。這些課程相對獨立，其授課對象主要為理工科學生。
微機組成原理：以計算機組成原理為主要教學內容介紹計算機原理和接口技術，主要強調系統的外特性，讓學生掌握和了解一般的計算機硬件基礎知識，該課程適合一般工科學生。
微機接口技術：以接口技術為主要教學內容介紹計算機原理和接口技術，讓學生能夠自己完成各種外設的連接。
嵌入式技術：以接口和嵌入式技術為主要教學內容介紹計算機原理，讓學生能夠根據自己的應用需求使用控制芯片。
數字系統設計基礎：以現代硬件描述語言和平臺為基礎介紹數字邏輯描述、硬件描述語言和控制芯片，讓學生可以按照自己的需求生成數字電路芯片。該教學內容適合電控專業的學生。
計算機網絡應用：分別為文、理工科學生開設。面向文科學生的教學主要介紹網頁制作和網站的一般知識；面向理工科學生的教學主要介紹組網技術和網絡結構及少量的網頁制作技術。
4 數字媒體及工程設計。該類課程適合工程類專業學生，如機械、建筑、應用數學、電工專業學生。這類課程有：平面設計及Photoshop、三維動畫設計及3DS MAX和計算機輔助設計及AutoCAD。
四、結束語
目前大部分高校都設有計算機專業與非計算機專業的計算機基礎教學和專業教學，由于各自的教學對象不同，其教學目標和教學內容不同。他們大多形成了教學基本分離狀念，這種情況對于學校的計算機應用教育、專業發展、專業間的溝通與融合是不利的[6]。湖南工程學院統籌學校的計算機教學資源，將全校的計算機教育作為一個整體來研究，并在此基礎上統籌規劃、協調組織，為融入各專業的計算機課程構筑一個良好的平臺。
當前，學生希望計算機應用課程能包含較全面的概念、先進的應用技術，并從中學到實實在在的應用技能。在一些專業中，該校注重計算機教學更加貼近專業適應社會，如藝術、建筑、工業設計、生物等。不同專業的人才培養計劃、教學大綱、實驗教學大綱都是由計算機和專業課老師共同規劃并具有專業特色。
實踐證明，湖南工程學院為適應不同專業對計算機知識、能力的不同要求，根據不同專業的專業要求調整授課內容，注重培養學生應用所學計算機知識解決本專業領域問題的方法，這種模式成效明顯、效果良好。
[參考文獻]
[1]宋文.非計算機專業計算機基礎教育系列課程設置及內容體系研討[J].計算機教育，2006，（7）：38-40.
[2]毛莉.高校計算機基礎教育現狀探析[J].中山大學學報論叢，2006，（2）：222-224.
[3]李.關于大學計算機基礎教育若干問題的分析[J].教育信息化，2006，（5）：68-69.
[4]全國高等院校計算機基礎教育研究——2004年會學術論文集[C] .北京：清華大學出版社，2004.
篇10
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